ΗΛΙΑΚΟΥΣ ΣΥΛΛΕΚΤΕΣ ΒΑΡΒΑΤΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΜΑΛΑΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΟΣΣΑΝΛΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ

Transcript

1 ΜΕΛΕΤΗ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ ΗΛΙΑΚΟΥΣ ΣΥΛΛΕΚΤΕΣ ΝΕΡΟΥ ΠΙΣΙΝΑΣ ΜΕ ΣΠΟΥΔΑΣΤΕΣ: ΒΑΡΒΑΤΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΜΑΛΑΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΕΙΣΗΓΗΤΗΣ ΟΣΣΑΝΛΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ

2 Η παρακάτω μελέτη αφορά πισίνα επιφάνειας 40 m 2. Το μήκος της πισίνας είναι 8 μέτρα, το πλάτος της είναι 5 μέτρα και το βάθος ξεκινά από το 1 μέτρο και καταλήγει στα 2 μέτρα. Δηλαδή χωρητικότητας 60m 3 (60000 λίτρων). Για να θερμανθεί η συγκεκριμένη πισίνα με τη χρήση ηλιακών συλλεκτών χρειάζεται η δημιουργία ενός συστήματος θέρμανσης. Αυτό προϋποθέτει την ύπαρξη διαφόρων εξαρτημάτων τα οποία συνεργάζονται μεταξύ τους.

3

4 ΜΕΛΕΤΗ ΠΙΣΙΝΑΣ ΕΥΡΕΣΗ ΤΟΥ ΜΑΝΟΜΕΤΡΙΚΟΥ ΤΗΣ ΑΝΤΛΙΑΣ Διαστάσεις πισίνας: μήκος :8m πλάτος: 5m βάθος:1 έως 2m Όγκος νερού πισίνας: λίτρα ή 60m 3 ΑΝΤΛΙΑ Όλος ο όγκος του νερού της πισίνας θα πρέπει να θερμαίνεται, να φιλτράρεται και γενικά να ανανεώνεται κάθε σε 4 ώρες. Συνεπώς, θα πρέπει να διαλέξουμε μια αντλία παροχής 250 λίτρων / λεπτό και αυτό διότι: λίτρα / 4ώρες = λ / ώρα και λίτρα / 60λεπτά = 250 λίτρα / λεπτό ή αλλιώς 4.16 λίτρα / δευτερόλ. ( m 3 / δευτερόλ.) Άρα λοιπόν, η παροχή είναι: Q = m 3 / sec! ΣΩΛΗΝΩΣΕΙΣ Διάμετρος σωληνώσεων: Εφόσον η έξοδος της αντλίας είναι διαμέτρου 50mm, όλες οι σωληνώσεις (της εταιρίας ΣΙΔΕΝΟΡ) είναι και αυτές διαμέτρου 50 mm. Δεν χρειάζεται να γίνουν διαβαθμίσεις επειδή μια τέτοια διάμετρος είναι ιδανική για μια τέτοια εγκατάσταση. Εφόσον, γνωρίζουμε την διάμετρο όλων των σωληνώσεων της εγκατάστασης, μπορούμε να υπολογίσουμε το εμβαδόν της διατομής των σωληνώσεων σε οποιοδήποτε σημείο της εγκατάστασης με τον τύπο: A = π * D 2 / 4. Άρα λοιπόν η διατομή όλων των σωληνώσεων είναι: Α = 3.14 * (0.05m) 2 / 4. Α = m 2! Μήκος σωληνώσεων: Το μήκος των σωληνώσεων έχει μετρηθεί και είναι 20 μέτρα (μαζί με την επιστροφή). Το ρευστό φεύγει από την πισίνα και οδηγείται στους ηλιακούς συλλέκτες με την βοήθεια της αντλίας.

5 ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΡΕΥΣΤΟΥ Την ταχύτητα του ρευστού μπορούμε να την υπολογίσουμε, εφόσον γνωρίζουμε την παροχή Q και το εμβαδόν της διατομής των σωληνώσεων Α, από τον τύπο : U = Q / A. Άρα: m 3 /sec / m 2. Άρα λοιπόν η ταχύτητα του ρευστού είναι : U = m / sec! Στην εγκατάσταση, υπάρχουν απώλειες, είτε τοπικές είτε γραμμικές, που πρέπει να υπερνικήσει η αντλία. Απώλειες υπάρχουν σε βάνες, σε γωνίες ή σε καμπύλα τμήματα της εγκατάστασης. Αυτές είναι οι τοπικές απώλειες. Στα ευθύγραμμα τμήματα των σωληνώσεων υπάρχουν οι γραμμικές απώλειες. Αυτές θα εξετασθούν στη συνέχεια: ΕΥΡΕΣΗ ΤΟΥ ΜΑΝΟΜΕΤΡΙΚΟΥ: Στην εγκατάσταση μας υπάρχουν τα εξής εξαρτήματα: m σωληνώσεων (γαλβανισμένος σιδηροσωλήνας) 2. 3 βάνες (σφαιροειδής) 3. 1 φίλτρο άμμου 4. 1 τρίοδη ηλεκτροβάνα 5. 2 βαλβίδες αντεπιστροφής 6. ηλιακούς συλλέκτες (panels) γωνίες των 90 ο και 8. 3 ταφ (διχασμός ροής) ΓΡΑΜΜΙΚΕΣ ΑΠΩΛΕΙΕΣ Υπολογίζονται με τον τύπο : h ΓΡΑΜΜ. = f * (L/D) * (U 2 /2g)

6 ΕΥΡΕΣΗ ΤΟΥ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗ f : 1) 20m Σωληνώσεων (Γαλβανισμένος σιδηροσωλήνας) Από το διάγραμμα MOODY και γνωρίζοντας το ε/d και τον αριθμό Reynnolds, μπορούμε να βρούμε τον συντελεστή f. Επειδή, έχουμε γαλβανισμένο σιδηροσωλήνα το ε= 0.15 Άρα, το ε/d: 0.15/50mm =0.003 Ο αριθμός Reynolds υπολογίζεται από τον τύπο: Re = ρ*u*d / μ Άρα, ο Re: 1000*2.122*0.05m / = Επομένως, από όλα τα προηγούμενα, μελετώντας το διάγραμμα MOODY, βρίσκουμε ότι ο συντελεστής f = Άρα, h ΓΡΑΜΜ = *(20m/0.05)*[(2.122) 2 /2*9.81] h ΓΡΑΜΜ = m Σ. Υ. ΤΟΠΙΚΕΣ ΑΠΩΛΕΙΕΣ Υπολογίζονται με τον τύπο: h ΤΟΠΙΚ. = k * U 2 /2g Οι τιμές του συντελεστή τοπικών απωλειών k, είναι οι εξής: Για βάνες σφαιροειδής (ball valve), πλήρως ανοικτή k = 0.17 Για ταφ (διχασμός ροής), k = 1.8 Για γωνία 90 ο, k = 0.9

7 2) 3 βάνες (σφαιροειδής) h ΤΟΠΙΚ. = k * U 2 /2g = 0.17 * (2.122) 2 /2*9.81 h ΤΟΠΙΚ. = m Σ. Υ. Επειδή όμως στην εγκατάσταση, υπάρχουν 3 τέτοιες βάνες: 3 * = m Σ.Υ. 3) 1 φίλτρο άμμου Εδώ η πτώση πίεσης ισούται με: h ΤΟΠΙΚ. = 0.05 m Σ.Υ. 4) Τρίοδη ηλεκτροβάνα h ΤΟΠΙΚ. = k * U 2 /2g = 1.8* (2.122) 2 /2*9.81 h ΤΟΠΙΚ. = m Σ. Υ. 5) 2 βαλβίδες αντεπιστροφής Θεωρούμε την πτώση πίεσης στις βάνες αντεπιστροφής αμελητέα. 6) Ηλιακούς συλλέκτες (panels) Η πτώση πίεσης σε κάθε ηλιακό συλλέκτη είναι περίπου mm Σ.Υ. Εφόσον στην εγκατάσταση υπάρχουν 9 συλλέκτες τότε η πτώση πίεσης θα είναι συνολικά: 9*90-100mm Σ.Υ. h ΤΟΠΙΚ. = m Σ. Υ.

8 7) 13 γωνίες των 90 ο h ΤΟΠΙΚ. = k * U 2 /2g = 0.9 * (2.122) 2 /2*9.81 h ΤΟΠΙΚ. = m Σ. Υ. Επειδή όμως στην εγκατάσταση, υπάρχουν 13 τέτοιες γωνίες: 13 * = 2.68 m Σ.Υ. 8) 3 ταφ (διχασμός ροής) h ΤΟΠΙΚ. = k * U 2 /2g = 1.8 * (2.122) 2 /2*9.81 h ΤΟΠΙΚ. = m Σ. Υ. Επειδή όμως στην εγκατάσταση, υπάρχουν 3 τέτοια ταφ: 3 * = 1.24 m Σ.Υ. Να σημειωθεί ότι πρέπει να λάβουμε υπόψιν μας και το στατικό ύψος της εγκατάστασης, το οποίο είναι 3 m, και να το συνυπολογίσουμε μαζί με τις γραμμικές και τις τοπικές απώλειες. Γραμμικές Απώλειες Σύνολο Τοπικών Απωλειών Στατικό Ύψος Εγκατάστασης ΣΥΝΟΛΟ m Σ.Υ. 5.4 m Σ.Υ. 3.0 m Σ.Υ m Σ.Υ.

9 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡ/ΚΑ ΑΝΤΛΙΑΣ VICTORIA

10

11 ΦΙΛΤΡΟ Στη συνέχεια το φίλτρο αναλαμβάνει τον καθαρισμό του νερού. Το φίλτρο επιλέγεται βάση της παροχής της αντλίας. Η παροχή μας σε m 3 /h είναι 250/1000*60=15 m 3 /h. Άρα διαλέγουμε φίλτρο ASTRAL ROBBIN WOOD παροχής 21 m 3 /h.

12 ΗΛΙΑΚΟΙ ΣΥΛΛΕΚΤΕΣ Για την εύρεση του αριθμού και των διαστάσεων των κατάλληλων ηλιακών συλλεκτών χρησιμοποιήθηκαν ειδικές φόρμες της εταιρείας VORTEX μέσω διαδικτύου. Σε αυτές τις φόρμες τοποθετήθηκαν κάποια δεδομένα ώστε να παρθούν οι κατάλληλοι συντελεστές τους οποίους θα αναφέρουμε παρακάτω. ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ Σχήμα πισίνας: ΟΡΘΟΓΩΝΙΟ 1.00 Προσανατολισμός ηλ. Συλλεκτών: ΑΝΑΤΟΛΙΚΟΣ 1.00 Ώρες έκθεσης της πισίνας στον ήλιο (μη ύπαρξη σκιάς): 9 π.μ. 5 μ. μ Τύπος πισίνας: ΧΩΡΙΣ ΣΚΕΠΑΣΤΡΟ 1.00 Κολυμβητική περίοδος: 6-7 μήνες 0.64 Οπότε, θα χρειαστούμε 9 τυποποιημένους ηλιακούς συλλέκτες 1.22 * 3.05 m της εταιρίας Vortex.